一種用於溫度控制的負反饋遲滯比較器的製作方法
2023-05-11 08:25:31 2
專利名稱：一種用於溫度控制的負反饋遲滯比較器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種溫度控制電路，特別是一種採用負反饋原理的遲滯比 較器。
背景技術：
現的，例如申請號為CN88221189.7,名稱為一種溫度控制器的專利申請中所 涉及到的比較器F007A，申請號為CN92230424.6，名稱為魚缸電子溫度控制 器的專利申請中所涉及到的比較器IC,以及申請號為CN200320119157.3,名
稱為自鎖式電子溫控器中所涉及到的比較器IC等均使用正反饋的電路結構實 現遲滯比較器。採用正反饋原理實現的遲滯比較器溫度控制精度低，抗噪聲能 力差，當溫度波動時容易引起溫度傳感器採集電壓信號的波動而導致錯誤信號 的輸出，從而影響後級電i^各的正常工作。
實用新型內容
本實用新型的技術解決問題是克服現有技術的不足，提供了一種抗幹擾 能力強、控制精度高的用於溫度控制的負反饋遲滯比較器。
本實用新型的技術解決方案是 一種用於溫度控制的負反饋遲滯比較器， 包括差分輸入電路、負反饋電路、 一個電流源負載反相器和兩個推挽反相器； 差分輸入電路包括PMOS管M11、 M12、 M13, NMOS管M14、 M15,以及 電阻R1、 R2;負反饋電路包括PMOS管M1、 M2、 M3;電流源負載反相器 包括PMOS管M10和NMOS管M5;第一推挽反相器包括PMOS管M9和 NMOS管M6,第二推挽反相器包括PMOS管M8和NMOS管M7; M11的柵 極端接偏置電壓，M11的源極端接電源，M11的漏極端同時接M12和M13的 源極端，M12的柵極端接溫度傳感器的輸出，M12的漏極端同時接M15的漏極端和M5的柵極端，M13的柵極端接參考輸入電壓，M13的漏極端同時接 M14的漏極端和柵極端，M14的柵極端和M15的柵極端相連，M14的源極端 和地之間串接電阻R2， M15的源極端和地之間串接電阻R1; M1的柵極端接 偏置電壓，M1的源極端接電源，M1的漏極端同時接M2和M3的源極端，M2 的漏極端接M14的源極端，M2的柵極端同時接M7和M8的漏極端，M3的漏 極端接M15的源極端，M3的柵極端同時接M9和M6的漏極端以及M7和M8 的柵極端；M10的柵極端接偏置電壓，M10的源極端接電源，M10的漏極端同 時接M5的漏極端以及M6和M9的柵極端，M5的源極端接地；M9的源極端 接電源，M6的源極端接地；M8的源極端接電源，M7的源極端接地，M7和 M8的漏極端作為負反饋遲滯比較器的輸出端。
本實用新型與現有技術相比的優點在於本實用新型遲滯比較器採用負反 饋形式的電路結構，在電壓比較器的輸出端連接以電流源為負載的反相器以提 高電路的增益，同時將兩個反相器的輸出信號分別通過兩個反饋迴路反饋到電 壓比較器的輸入端，能夠有效降低噪聲的影響，適合於在溫度控制電路中接收 溫度傳感器採集的電壓信號的處理，可以有效地避免傳感器自身的誤差影響以 及溫度波動、環境溫度等因素引起的影響，提高溫度控制的精度。
圖1為採用本實用新型遲滯比較器進行溫度控制的原理框圖； 圖2為本實用新型遲滯比較器的電路原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，為採用本實用新型的負反饋遲滯比較器進行溫度控制的原理 圖。預先設定的參考輸入電壓送至遲滯比較器的同相輸入端，溫度傳感器感釆 集到的電壓信號輸入到遲滯比較器的反相輸入端，遲滯比較器對設定的參考輸 入電壓與溫度傳感器採集到的電壓值進行比較，確定後級電路的控制信號(例 如控制加熱裝置的開關)。對於溫度控制電路，需要考慮到溫度傳感器自身的誤 差、溫度波動以及環境溫度等多方面因素的影響，因此要求遲滯比較器具有較強的抗千擾能力。本實用新型採用負反饋原理設計的遲滯比較器完全滿足溫度控制的要求。
圖2是本實用新型遲滯比較器的電路原理圖，它包括由PMOS管M11、M12、 M13和NMOS管M14、 M15以及電阻R1、 R2構成的第一級差分輸入電路，由PMOS管M10和NMOS管M5構成的電流源負載反相器，由PMOS管M9和NMOS管M6構成的第一推挽反相器，由PMOS管M8和NMOS管M7構成的第二推挽反相器，以及由PMOS管M1、 M2、 M3構成的負反饋。如圖2所示，M11的柵極端連接到偏置電壓Vbias,給兩個差分支路提供合適的偏置電流，M11的源極端連接到電源，M11的漏極端連接到M12和M13的源極端，M13的柵極端連接到參考電位，接收預先設定的參考輸入電壓Vref,M12的柵極端連接到溫度傳感器，接收由溫度傳感器傳來的溫度電壓信號。M13的漏極端連接到M14的漏極端，在M14的源極端和地之間串接電阻R2， M12的漏極端連接到M15的漏極端，在M15的源極端和地之間串接電阻R1, M14的漏極端和柵極端連接在一起並且與M15的柵極端連接形成鏡像電流源，作為差分放大器的有源負載。M12的漏極端連接到M5的柵極端，由此參考電壓與溫度電壓信號的比較結果被輸出到M5的柵極端。M5的源極端接地，M5的漏極端連接到M10的漏極端，M10的源極端接電源，M10的柵極端連接到偏置電壓Vbias,此處M10和M5構成電流源負載反相器，對從M12的漏極端輸出的比較結果進行放大，由於M10和M5構成的電流源負載反相器具有較大的放大倍數，由此可以獲得較大的增益。M5的漏極端連接到M9和M6的柵極端，由此放大後的比較結果通過M5的漏極端輸出到後面連接的反相器。M6的源極端接地，M6的漏極端與M9的漏極端連接，M9的源極端接電源，M6的柵極端與M9的柵極端連接，由此構成一個推挽反相器。M6的漏極端連接到M8和M7的柵極端，由此將從M9和M6構成的反相器輸出的信號傳輸到由M7和M8構成的反相器。M7的源極端接地，M7的漏極端與M8的漏極端連接，M8的源極端4妄電源，M7的柵極端與M8的柵極端連接，由此構成另一個推挽反相器。M1的源極端接電源，M1的柵極端連接到偏置電壓Vbias, M1的漏極端與M2和M3的源極端相連，M3的柵極端連接到M6的漏極端，M3的漏極端連接到M15的源極端，由此輸出信號通過M1、M3和R1形成一個負反饋迴路；M2的柵極端連接到M7的漏極端，M2的漏極端連接到M14的源極端，由此輸出信號通過M1、 M2和R2形成另一個負反饋迴路，由此構成一個負反饋型的遲滯比較器。圖中P管M1、 M8、 M9、 M10、 M11、 M12和M13的襯底接電源，N管M2、 M3、 M5、 M6、 M7、 M14和M15的襯底接地，用來抑制襯偏效應。
採用負反饋結構的遲滯比較器雖然降低了電路的靈敏度，但是增強了電路的抗幹擾能力，保證了電路輸出信號的正確性。例如，將本實用新型的負反饋遲滯比較器的上下門限電壓分別設定在Vref + 20mv和Vref - 20mv。這樣當溫度溫度傳感器採集到的電壓信號超過參考電壓20mv時，本實用新型的遲滯比較器輸出比較後的數位訊號給加熱裝置的控制電路停止加熱；當溫度傳感器採集到的電壓信號低於參考電壓20mv時，本實用新型的遲滯比較器輸出比較後的數位訊號給加熱裝置的控制電路開始加熱，這樣就能將溫度精確地控制在設定的溫度點附近。
本實用新型說明書中未詳細描述的內容屬本領域技術人員的公知技術。
權利要求1、一種用於溫度控制的負反饋遲滯比較器，其特徵在於包括差分輸入電路、負反饋電路、一個電流源負載反相器和兩個推挽反相器；差分輸入電路包括PMOS管M11、M12、M13，NMOS管M14、M15，以及電阻R1、R2；負反饋電路包括PMOS管M1、M2、M3；電流源負載反相器包括PMOS管M10和NMOS管M5；第一推挽反相器包括PMOS管M9和NMOS管M6，第二推挽反相器包括PMOS管M8和NMOS管M7；M11的柵極端接偏置電壓，M11的源極端接電源，M11的漏極端同時接M12和M13的源極端，M12的柵極端接溫度傳感器的輸出，M12的漏極端同時接M15的漏極端和M5的柵極端，M13的柵極端接參考輸入電壓，M13的漏極端同時接M14的漏極端和柵極端，M14的柵極端和M15的柵極端相連，M14的源極端和地之間串接電阻R2，M15的源極端和地之間串接電阻R1；M1的柵極端接偏置電壓，M1的源極端接電源，M1的漏極端同時接M2和M3的源極端，M2的漏極端接M14的源極端，M2的柵極端同時接M7和M8的漏極端，M3的漏極端接M15的源極端，M3的柵極端同時接M9和M6的漏極端以及M7和M8的柵極端；M10的柵極端接偏置電壓，M10的源極端接電源，M10的漏極端同時接M5的漏極端以及M6和M9的柵極端，M5的源極端接地；M9的源極端接電源，M6的源極端接地；M8的源極端接電源，M7的源極端接地，M7和M8的漏極端作為負反饋遲滯比較器的輸出端。
專利摘要一種用於溫度控制的負反饋遲滯比較器，採用負反饋形式的電路結構，在電壓比較器的輸出端連接以電流源為負載的反相器以提高電路的增益，同時將兩個反相器的輸出信號分別通過兩個反饋迴路反饋到電壓比較器的輸入端，能夠有效降低噪聲的影響。本實用新型電路結構適於在溫度控制電路中處理溫度傳感器採集的電壓信號，可以有效避免加熱過程中由於溫度波動引起的溫度傳感器採集電壓信號的波動而導致錯誤信號的輸出，將處理後的正確信號輸出到後級控制電路。
文檔編號G05D23/20GK201345060SQ20092010497
公開日2009年11月11日 申請日期2009年1月13日 優先權日2009年1月13日
發明者張志偉, 曲紹賢, 田峻楊, 陽啟明 申請人:北京時代民芯科技有限公司;中國航天時代電子公司第七七二研究所